Управление состоянием судовых организационно-технических структур в рамках современной обобщенной концепции безопасного мореплавания
На правах рукописи
Кузьминых Илья Сергеевич УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ СУДОВЫХ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СТРУКТУР В РАМКАХ СОВРЕМЕННОЙ ОБОБЩЕННОЙ КОНЦЕПЦИИ БЕЗОПАСНОГО МОРЕПЛАВАНИЯ Специальность 05.22.19 – эксплуатация водного транспорта, судовождение
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Мурманск – 2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО "Мурманский государственный технический университет"
Научный консультант:
доктор технических наук, профессор Меньшиков Вячеслав Иванович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Скороходов Дмитрий Алексеевич кандидат технических наук, доцент Позняков Сергей Иванович Ведущая организация – ФГУП "ПИНРО"
Защита диссертации состоится "16" мая 2012 г. в 10 ч 00 мин на заседании диссертационного совета К 307.009.02 при Мурманском государственном техническом университете по адресу: 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мурманского государ ственного технического университета.
Автореферат размещен на сайте МГТУ www.mstu.edu.ru "_" апреля 2012 г.
Автореферат разослан "_" апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент А. Б. Власов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. На долю современного мирового флота приходится до 90 % всех внешнеторговых перевозок грузов, а также миллионов пассажи ров, свыше 80 % добычи потребляемой человечеством рыбы, морского зверя и различных морепродуктов. В недрах Мирового океана осуществляются добычи нефти, газа и иных полезных ископаемых, производство важных на учных исследований, в том числе касающихся прогнозирования погоды и чрез вычайных природных явлений, осуществления охраны морской окружающей среды, проведения морских буксировок, ледокольных и лоцманских про водок, морского туризма, водного спорта и других видов деятельности.
Освоение Мирового океана всегда было неразрывно связано с пробле мой обеспечения безопасности мореплавания. Несмотря на постоянное раз витие методов, способов и технических средств обеспечения безопасности мореплавания, в море ежегодно терпят кораблекрушения более 200 крупных и несколько тысяч мелких судов. В таких кораблекрушениях погибает свыше 2 тыс. человек и теряется более 1 млн. т грузов, а в морскую среду попадает большое количество нефтепродуктов и других загрязняющих веществ.
Вопросам повышения безопасности на морском транспорте в рамках сис тем управления безопасностью (СУБ) судов посвящено большое количест во исследований, выполненных: д-р техн. наук, проф. В. И. Меньшиковым;
капитанами, канд. техн. наук А. Н. Анисимовым, Ф. Д. Кукуи, Д. М. Фургаса.
В последней работе из этой области Д. М. Фургаса рассмотрел процесс функ ционирования СУБ в режиме самоорганизации для условий равновесия акти визирующих и ингибиторных действий персонала в информационно-силовой цепи "назначенное лицо – капитан". Поэтому дальнейшее исследование функ ционирования СУБ, но с учетом срывов режима самоорганизации, реали зуемого в рамках обобщенной концепции безопасности при системном подхо де и алгоритмизации деятельности персонала, следует считать актуальной и практически важной задачей для современной морской индустрии.
Таким образом, разработка технологического обеспечения для управле ния состоянием безопасной эксплуатации судов и, в частности, состоянием их безопасности мореплавания, реализуемого в рамках обобщенной концеп ции безопасности, учитывающей требования девятой главы Международной Морской Конвенции "СОЛАС–74" и кодекса к ней (МКУБ), а также поло жения "Формальной оценки безопасности" (ФОБ), является актуальной для морского судоходства.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка комплексного подхода к управлению безопасностью мореплавания в рамках современной концепции безопасной эксплуатации судов с привлечением сис темного подхода и процессной реализации этого управления.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе было необходимо решить следующие задачи:
1. синтезировать современную концепцию безопасности на море и вы делить наиболее значимые ее компоненты, на основе которых должна быть реализована безопасная эксплуатация судов;
2. разработать технологию идентификации рисков в организационно технической структуре судна и обосновать необходимость проведения та кой идентификации с помощью только выделенных ресурсов;
3. разработать технологию управления рисками через ресурс в органи зационно-технической структуре судна при оптимизации количества вы деленного и затрачиваемого ресурса;
4. составить вероятностную модель по оценке надежности функциони рования судовой организационно-технической структуры (вахты) при ошиб ках контроля состояний компонент этой структуры;
5. составить бифуркационную модель критических ситуаций, возникаю щих на судне в процессе ошибочного использования технологии иденти фикации рисков и технологии управления этими рисками;
6. провести натурный эксперимент и подтвердить гипотезу о бифур кационных свойствах критических ситуаций по данным о несоответствиях, получаемых в процессе проведения внутреннего аудита.
Объектом исследования является судовая организационно-техническая структура управления состоянием безопасного мореплавания при наличии в ней технических отказов, информационных сбоев и ошибок "человече ского элемента".
Предметом исследования является процесс управления состоянием мореплавания судна, включающий использование технологии идентифи кации рисков и технологии управления рисками при оптимизации количе ства используемого ресурса.
Теоретической базой исследования является теория систем и про цессная реализация этой теории при управлении состоянием безопасной эксплуатации судов в рамках современной концепции безопасности на море.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. разработана технология идентификации рисков в организационно технической структуре судна и обоснована необходимость проведения та кой идентификации с помощью только выделенных ресурсов;
2. разработана технология управления рисками через ресурс в органи зационно-технической структуре судна при оптимизации количества вы деляемого и затрачиваемого ресурса;
3. составлена вероятностная модель по оценке надежности функцио нирования судовой организационно-технической структуры (вахты) при ошибках контроля состояний компонент этой структуры;
4. составлена бифуркационная модель критических ситуаций, возни кающих на судне в процессе бесконтрольного и ошибочного использова ния технологий идентификации рисков и технологий управления этими рисками.
Теоретическая значимость заключается в разработке математического описания процесса функционирования судовой организационно-технической структуры управления состоянием безопасной эксплуатации при бескон трольной и ошибочной деятельности судового персонала.
Практическая значимость работы. Результаты исследований в виде конкретных рекомендаций позволили усовершенствовать СУБиК судов компаний ОАО МТФ и ООО ЭКОСОЮЗ;
сократить расходы на эксплуа тацию флотов ООО ЭКОСОЮЗ и ОАО ММП при обеспечении безопасно сти на судах.
Личное участие автора состоит в получении научных результатов, отраженных в опубликованных работах и данной диссертационной работе, проведении натурного эксперимента.
Достоверность и обоснованность результатов, полученных в диссерта ционной работе, обеспечивается корректным использованием системного под хода, структурного анализа, дифференциального и интегрального исчисления, теории вероятности и статистики, а также подтверждается натурным экспе риментом. Основой эксперимента являются измерения состояния безопасно сти судна, выполняемые при проводимом силами судового экипажа аудите.
Внедрение работы. Результаты исследований в виде конкретных реко мендаций использованы в Системе Управления Безопасностью и системе тех нического менеджмента судоходных компаний Северного бассейна, а также в учебном процессе в Мурманском филиале ГМА им. адм. С. О. Макарова при подготовке лиц штурманского состава.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертаци онной работы были представлены в виде докладов на международных на учно-технических конференциях профессорско-преподавательского соста ва МГТУ (2008–2009 гг., г. Мурманск).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых журналах, рекомендо ванных ВАК для опубликования основных результатов диссертации на соис кание ученой степени кандидата наук.
Основными научными положениями и результатами, выносимыми на защиту, являются:
1. технология идентификации рисков в организационно-технической структуре судна и обоснование необходимости проведения такой иденти фикации с помощью только выделенных ресурсов;
2. технология управления рисками через ресурс в организационно-тех нической структуре судна при оптимизации количества выделяемого и за трачиваемого ресурса;
3. бифуркационная модель критических ситуаций, возникающих на судне в процессе ошибочного использования технологий идентификации рисков и технологий управления этими рисками.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем диссертации 144 страницы. В приложении при ведены результаты натурного эксперимента и акты внедрения, подтвер ждающие фактическое использование результатов исследования в произ водственном и учебном процессах.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сфор мулирована цель и основные задачи исследования, изложена научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, основные положения и ре зультаты исследования, выносимые на защиту.
В первой главе дано описание современной концепции безопасности мореплавания, пути формирования корпоративной культуры безопасности в компании, показаны принципы ее реализации с оценкой эффективности при системном подходе и алгоритмизации деятельности персонала СУБ в процессах управления состоянием эксплуатации судов компаний.
Для определения тенденций, в рамках которых должна совершенство ваться норма безопасности мореплавания, необходимо определить, что в на стоящее время входит в такое понятие, как "концепция безопасности море плавания".
Одной из важнейших компонент современной концепции безопасности на морском транспорте является системный подход к обеспечению безопас ности, выражаемый в обязательном внедрении СУБ судов в структуры судо ходных компаний. Не менее значимой компонентой современной концеп ции безопасности на морском транспорте является ФОБ – рациональный и систематизированный процесс определения рисков, связанных с судоход ством, и сравнительной оценки стоимости выбора наиболее перспективных вариантов снижения этих рисков. ФОБ может использоваться как эффек тивное средство принятия решений о потенциальной опасности до возник новения серьезных аварийных ситуаций за счет рациональной и системати зированной деятельности персонала СУБ компании по определению рисков.
Таким образом, ФОБ и СУБ необходимо рассматривать как составные части современной концепции безопасности, дополняющие утверждение о том, что "обеспечить абсолютную безопасность нельзя, но можно достичь при емлемого риска, при котором опасность минимальна".
Важной составляющей обеспечения безопасности мореплавания является культура управления безопасностью в компаниях. Безопасность обеспечи вается лишь в том случае, когда все структурные подразделения и персо нал компании выполняют требования нормативных документов, связанных с безопасностью, поэтому культуру безопасности следует рассматривать как корпоративное понятие, как некую философию, которая должна поддержи ваться на практике.
Каждая судоходная компания должна развивать собственную корпо ративную культуру безопасности в соответствии со своими принципами и традициями путем внедрения новых технологий и социальных методов управления персоналом, привлечения как международных и региональных законодательных и нормативных актов, так и национальных требований.
Следует учитывать, что существуют трудности в предсказаниях уровня, на котором будет находиться культура безопасности после внедрения тех или иных технологий, процедур, социальных методов управления и норма тивных актов.
Общий показатель эффективности организационно-технической струк туры СУБ компании, отражающий уровень безопасности мореплавания на ее судах, должен быть интегральным и характеризовать адаптивность этой струк туры к решению поставленных перед СУБ задач. В качестве составных элементов в общий показатель эффективности должны входить характери стики подструктур, параметры элементов этих подструктур, программное обеспечение и многие другие компоненты. Но главными являются те пока затели СУБ, которые определяют степень соответствия ее структуры реаль ным требованиям безопасности мореплавания, выражаемым в достаточно сти, неизбыточности и способности гибко реагировать на нежелательные изменения условий функционирования (свойство адаптивности по отно шению к рискам). Структура СУБ, с одной стороны, должна обеспечивать минимизацию затрат на ее эксплуатацию, а с другой – давать возможность получать полную информацию о наличии рисков на ранней стадии их воз никновения. Такой подход к структурированию СУБ и ее элементов дол жен соответствовать оптимальному критерию "эффективность-стоимость", поэтому рассмотрены различные варианты структурных моделей СУБ. При описании СУБ можно рекомендовать в зависимости от контекста пользо ваться максимально полной структурой, а потом, выделяя наиболее значимые компоненты, влияющие на функционирование системы, формулировать ра бочее описание модели, выбирать, обосновывать и задавать критерии эф фективности функционирования СУБ компании и судна.
Выбор, обоснование, задание критериев эффективности функциониро вания СУБ и их расчет требуют привлечения специалистов в различных областях знаний, имеющих необходимый опыт. Очевидный вывод о необ ходимости профессионального решения проблемы оценки эффективности и ее использования в процессе эксплуатации структур по обеспечению безо пасности мореплавания может стать предпосылкой к образованию в составе СУБ компании некого коллектива специалистов. При этом основой дея тельности этого коллектива должны быть:
оценка состояния безопасности мореплавания на судах компании и выявление слабых мест;
подготовка рекомендаций по совершенствованию структуры обес печения безопасности мореплавания (концептуальный уровень);
оценка затрат на модернизацию структуры.
Получаемые при реализации концепции ФОБ в рамках СУБ компании результаты анализа рисков могут эффективно использоваться при катего рировании рисков по степени их потенциальной опасности и устойчивости на концептуальном уровне обеспечения безопасности, при нейтрализации последствий аварийных инцидентов, при разработке элементов корпора тивной культуры безопасности.
Во второй главе приводится описание технологии идентификации рисков с их категорированием по степени потенциальной опасности и ус тойчивости, а также предлагаются к практическому использованию пока затели оценки ее эффективности, составленные на основе алгоритма ФОБ с учетом минимизации затрат.
Руководство по ФОБ определяет рациональный и систематический под ход к оценке рисков на средствах повышенной опасности в морской инду стрии. Целями ФОБ являются снижение величины риска и оценка расходов и выгоды от решений, направленных на снижение этих рисков. Применение ФОБ особенно необходимо при оценке предложений по управлению безо пасностью судна, которые имеют далеко идущие последствия для всей мор ской индустрии в смысле административных или правовых проблем, при этом возникающих. В руководстве это достигается путем представления ясных обоснований для предлагаемых управляющих мероприятий и возможностей сравнить разные их варианты. Иными словами, методы ФОБ позволяют создать прозрачный механизм принятия решений, что и является средст вом внедрения её концепции.
Поскольку риски, определяемые в рамках руководства по ФОБ, оце ниваются с точки зрения их приемлемости, то должны быть заданы соот ветствующие критерии приемлемости. В настоящее время таких критериев, принятых на международном уровне, нет, но при условии, что они опреде лены компанией и задокументированы в "Руководстве по управлению безо пасностью", решениям, принятым на основе этих критериев, необходимо следовать на всех последующих этапах управления состоянием безопасности.
Для оценки риска на первом шаге (идентификация потенциальных опасно стей) обычно используются количественные показатели, позволяющие ука зать частоту нежелательных событий и тяжесть их последствий.
Если уровни рисков определены, то в рамках критерия приемлемости рисков можно составить типичную матрицу рисков, которая будет исполь зоваться для последующей оценки потенциально опасного события. В мат рицу могут быть подставлены коэффициенты, рассчитанные на основе ста тистических данных или суждений экспертной группы из состава СУБ компании.
Если учитывать принцип "минимальной избыточности", то можно представить технологию идентификации и классификации степени рисков T, реализуемую в СУБ компании или судна как отображение:
T : U R G, (1) где U – планируемая технологическая деятельность по идентификации и клас сификации рисков;
R – цель технологий по идентификации и классифика ции рисков;
G – ресурсы, необходимые для выполнения технологической деятельности.
Одним из наиболее часто встречающихся вариантов построения ресур сосберегающей технологии T является равномерное распределение финансо вых, материальных и кадровых ресурсов по всем объектам СУБ, несущим риски при эксплуатации судов. Такой вариант позволяет максимизировать уровень безопасности отдельных судов, но при этом общий уровень безо пасности в судоходной компании не может быть максимальным. Следует направленно расходовать средства в самых опасных местах, тогда эффект может быть максимальным. Для СУБ кумулятивность расходования управ ленческого ресурса следует, в первую очередь, связывать с согласованно стью взаимодействий объектов, входящих в структуру системы при реали зации алгоритма ФОБ.
При определении общего ресурса можно выделить две значимые статьи расходов. Первая – расходы ресурса на внутренний и внешний аудит СУБ.
Второй статьей расходов являются средства, выделяемые на повышение безо пасности эксплуатации судов. Эти статьи достаточно противоречивы, по скольку уменьшение ресурса на получение информации о потенциальных опасностях ведет к неизбежному увеличению расходов на повышение уровня безопасности. Однако такое увеличение не гарантирует, что не появятся большие потери от необнаруженной опасности. Следовательно, организуя в системах морской безопасности технологию T, необходимо вместе с кон тролем локальной и глобальной целостности предусмотреть оптимизацию суммарных затрат N [fi + J(fi)] min, (2) i= где N – количество опасных объектов, fi – текущие затраты на все виды ау дита.
При известных зависимостях потерь от качества аудита, ограничениях, налагаемых свойствами опасного объекта fi F и коэффициентах ранжи рования опасностей минимизацией предложенного критерия можно опти мально перераспределить выделяемые ресурсы по статьям. В то же время, если из общей суммы ресурсов на повышение уровня безопасности вычесть затраты на осуществление экспертизы, то можно получить количество ре сурса, который следует направить на реализацию технологии T. Более то го, распределение ресурса по опасным объектам СУБ также может быть оптимизировано. Для этого необходимо минимизировать критерий N [mi + J(mi)] min, (3) i= где mi – затраты на повышение безопасности эксплуатации отдельных объ ектов СУБ, а J(mi) – потери от выбора не лучшей технологии (из-за недос татка средств).
При известной зависимости потерь от эффективности технологии, задан ных ограничениях, налагаемых на опасный объект mi = Mi, коэффициентах ранжирования опасностей минимизацией критерия можно оптимально рас пределить выделяемые на обеспечение безопасности управленческие ре сурсы.
Для исследования особенностей, которые возникают при идентифика ции доминирующих рисков, в главе предложен показатель субстандартно сти судна, который может быть использован для оценки эффективности применения технологии T, составленной на основе алгоритма ФОБ. Для определения свойства устойчивости состояний судна предложен показа тель эксплуатационной готовности, основанный на допущении, что веро ятности двух простых событий X(r, t) X0 и X(r, t) X X0 могут быть оп ределены из системы дифференциальных уравнений вида dP0(t)/dt = – P0(t) + P1(t), dP1(t)/dt = P0(t) – P1(t), где P0(t) – вероятность безопасного состояния судна X(r, t) X0;
P1(t) – ве роятность субстандартного состояния судна X(r, t) X X0;
= 1/T;
= 1/T0 – частоты появления субстандартного и стандартного состояния судна при проведении проверок в культуре соответствия, соответственно.
Если учесть, что вероятность безопасного состояния судна лежит в пределах 0 P0(t = 0) 1, то решение системы P0(t) = [T/ (T + T0)] = k*, (4) где значение k* можно назвать показателем эксплуатационной готовности к безопасной эксплуатации судна.
Из последнего выражения следует, что показатель эксплуатационной готовности к безопасной эксплуатации судна является стационарным зна чением функции P0(t) и определяется вероятностью безопасного состояния судна в любой момент времени. Исследование показывает, что вероятность поддержания безопасного состояния судна, оцениваемого в рамках куль туры соответствия, может быть определена с помощью показателя k*.
В третьей главе приводится описание процесса оптимизации цепи взаи мосвязей "идентифицированные риски – необходимые ресурсы – ресурсо обеспеченные управления", которая должна быть положена в основу тех нологии управления рисками в СУБ компании через ресурсы.
Обеспечение безопасной эксплуатации судов теснейшим образом свя зано с оценкой и управлением рисками. Ресурсы – главная движущая сила в СУБ компании, обеспечивающая как безопасность мореплавания, так и безопасную эксплуатацию судов компании в целом. Современные СУБ в морской индустрии опираются на три вида ресурсов: социальные, техни ческие и организационные. Доступность этих ресурсов, уровень и степень их использования, способы распределения и технологии их потребления определяют как способность СУБ к реализации поставленных целей, так и потенциал развития самой системы.
Далее в главе под управлением состоянием мореплавания через ресурсы в общем случае понимается распоряжение судовым производственным про цессом или социальным процессом в береговых подразделениях компании, которые являются систематизированными и подконтрольными, при этом ре сурсами могут служить все доступные персоналу СУБ средства. В рамках таких определений управление рисками через ресурсы может быть пред ставлено как систематизация и подконтрольность всех доступных ресурсов (технических, организационных, социальных) с целью максимизации како го-либо показателя эффективности СУБ.
Очевидно, что простое увеличение ресурсов не всегда способно при вести к пропорциональному повышению эффективности управления рис ками. Поэтому оптимизировать использование ресурсов и повысить эффек тивность управления состоянием безопасности мореплавания можно лишь путем разработки и внедрения технологий управления, включающих цикли ческую последовательность выбора "идентифицированные риски – необ ходимые ресурсы – ресурсообеспеченные управления". Применение метода управления через ресурсы способно упростить взаимоотношения в управ ленческой цепи компании "судовладелец – назначенное лицо компании – капитан судна", сбалансировать их права и возможности.
Для описания технологии управления рисками, включающей предло женную циклическую последовательность выбора, примем, что отображе ние T при управлении рисками через ресурс реализуется на прямом произ ведении G0 QU1 G1 QU2... GN QU, N в евклидовых пространствах G0, QU 1, G1 QU 2,..., GN, QU, N с элементами g0, q1, g1, q2, …, gN, qN, где GN и QU, N – множества ресурсов и идентифицированных рисков с эле ментами gN и qN соответственно.
Для выбранных элементов gN и qN в главе были найдены включения gi Bgi (g0, q1, g1,..., qi) Gi, qi Bqi (g0, q1, g1,..., gi – 1) QU i, (5) которые интерпретируются как математические модели технологий управле ния идентифицированными рисками, составленные в пространстве ресурса G0 G1 G2... GN, и компенсирующие предварительно объявленные риски.
Последнее включение, по сути, является ограничением на множество идентифицированных рисков qi в i момент времени. Выбранные сечения со хранят свой физический смысл даже в тех частных случаях, когда они бу дут независимыми от группы переменных, составляющих упорядоченные последовательности вида g0, q1, g1,..., qK или g0, q1, g1,..., g K – 1, где 1 K i.
Например, при описании математических моделей управления риска ми через ресурс допустимы следующие включения:
gi Bgi (gi – 1, qi), qi Bqi (gi – 1). (6) Если множество Bgi (·) – одноточечное, то первое включение будет эк вивалентно некоторому в общем случае нелинейному разностному уравнению.
Значение координаты qi в обоих случаях ограничено множеством Bqi (·), за висящим от координаты gi – 1. Кроме того, будет существовать величина V0 (g0) являющаяся нижней гранью стоимостного функционала.
Выполненные исследования, показывают, что технологии управления рисками через ресурс могут включать оптимальный выбор ресурсов с учетом последовательности "идентифицированные риски – необходимые ресурсы".
Составление технологий управления рисками через ресурс и выделение на их основе стратегий, учитывающих ограниченность таких ресурсов при ми нимизации стоимостных функционалов, целиком и полностью соответст вуют концепции и руководству по ФОБ и не противоречат МКУБ.
Для цели учета зависимости "необходимые ресурсы – ресурсообеспе ченные управления" зафиксированы допустимые состояния управлений Uj и состояния способности управленческого ресурса Rj при j L, для чего были заданы множества Uj U и Rj R. Если любые множества Rj R и Uj U используются для управления рисками с учетом заданной зависи мости, то, отвечая условиям Rj R j Uj Uj;
(неизменности), и R j Uj Uj R j, (симметрии), и они способны формировать отношение тождества вида R j = Uj.
Выполнение требований адекватности во взаимосвязи "необходимые ресурсы – ресурсообеспеченные управления" будет реализовываться толь ко тогда, когда связанные векторные пары (ujk, rjk) параметров множеств Uj и Rj будут лежать в некотором наперед заданном k-размерном сфероиде V, т. е. Rj = Uj, для (ujk, rjk) V, при j L, k K.
Полученное условие, обеспечивающее динамический баланс между ком понентами взаимосвязи, можно реализовать за счет оптимизации затрат, направляемых на реализацию выбора "ресурсообеспеченных управлений", N s'пр. опт = [s0j + aj ln (aj / (bjr0j))], (7) j= где r0 и s0 – величины исходного параметра состояния способности управ ленческого ресурса и исходной стоимости ресурса;
a – эмпирический ко эффициент, эквивалентный постоянной времени для временных процессов, bj = Cohj;
Co – некоторый коэффициент, связывающий потери компании с состоянием способности ресурса, характеризуемого средним по компо нентам значением r;
hj – коэффициент влияния j-й компоненты состояния способности на общее состояние способности управленческого ресурса.
При разработке технологий управления рисками в СУБ компании це лесообразно привлекать в эту технологию оптимизированную по стоимости цепь отношений "идентифицированные риски – необходимые ресурсы – ресурсообеспеченные управления", которая, обеспечивая динамический ба ланс между компонентами, будет способствовать минимизации затрат, на правляемых на управление состоянием безопасности судов компании.
В четвертой главе составлена бифуркационная модель критического состояния вахты, учитывающая последствия технических отказов, органи зационных сбоев и ошибок "человеческого элемента" и позволяющая оценить вероятности направленных переходов "критическое состояние – аварийное состояние" и "критическое состояние – эксплуатационное состояние".
При выполнении на судне требований технического резервирования мо жет быть выполнена мгновенная реструктуризация системы несения вахты с мгновенным ее восстановлением. Соответствующую модель критического состояния можно представить в виде последовательной эволюционной диа граммы вида G (Q,U), где Q – вершины, а U – ребра направленного графа (рис. 1).
За начальные вершины графа приняты состояния эксплуатационного функционирования подсистем, образующих организационно-техническую систему вахты в целом. Нормальному функционированию "человеческого элемента" соответствует вершина Q1, а нормальному режиму функциони рования организационной подсистемы – Q3.
Рис. 1. Модель критических ситуаций при полном техническом резервировании Вершины диаграммы Q5, Q6 и Q7, формируют механизм самоконтроля "человеческого элемента" и критичность состояния в системе несения вахты на судне. Вершина Q5 является нормальной формой механизма преодоле ния критического состояния, Q6 соответствует принимаемым чрезвычай ным мерам, а состояние Q7 отражает лишь предупредительные мероприя тия. Ребра u U графа G (Q,U), представленные на рис. 1 в виде сплошных линий, фиксируют направленные переходы подсистем системы несения вахты из состояния в состояние. Ребра u U направленного графа G (Q,U) в виде пунктирных линий показывают эволюционные пути изменения со стояния системы при наличии ошибок "человеческого элемента" и вариации организационных форм борьбы с критичностью. Поэтому управленческой ошибке "человеческого элемента" отвечает вершина Q2, сбою организаци онных средств – вершина Q4. Конечные вершины направленного графа Q и Q9 являются критическими состояниями системы (без последствий и с по следствиями) при полном резервировании технических средств и мгновенной реструктуризации с мгновенным восстановлением системы несения вахты.
Если принять, что критическое состояние системы без последствий, фиксируемое вершиной Q8, при котором возможен переход к эксплуатаци онному состоянию, реализуется лишь в случае привлечения дополнительных организационных мер, то эволюционную модель такого состояния можно представить как:
Q8 = Q08 Q18.
Критическое состояние системы, стремящееся к аварийной ситуации (Q9), определяется наличием ошибок управления, сбоями организационных ме роприятий и не адекватностью привлечения профилактических или преду предительных мер. Модель аварийной ситуации на судне складывается так:
Q9 = Q09 Q19 Q29.
Вероятность перехода в устойчивые эксплуатационное или аварийное состояния зависит от отношения параметров эксплуатационных характери стик вахтенного процесса, идущего в организационно-технической системе к параметрам опасных факторов, действующих в ней. Поэтому составлены зависимости, с помощью которых можно найти вероятности появления со стояний Q8 и Q9 и определить интенсивность их протекания.
Если отклонить гипотезу о возможности полного технического резерви рования, то в качестве модели, формирующей критические ситуации, мож но использовать направленный граф G(X, V) (рис. 2).
Рис. 2. Модель критических ситуаций при неполном техническом резервировании Нормальному функционированию "человеческого элемента" соответ ствует вершина X1, технических средств – X3, организационных средств – X5, а вершины X7 и X10 отражают состояния нормального функционирования средств технической и организационной диагностики (включая механизм самоконтроля "человеческого элемента") организационно-технической сис темы несения вахты.
Управленческой ошибке "человеческого элемента" отвечает вершина X2, отказу технических средств – X4, сбою организационных средств – X6. Ребра V направленного графа G (X, V) в виде пунктирных линий показывают эволюционные пути развития ситуаций при наличии ошибок "человече ского элемента", скрытых или ложных отказов и сбоев технических или организационных средств.
Вершины направленного графа X8, X9, X11, X12 соответствуют состояниям средств диагностики при фиксации ложных или скрытых отказов и сбоев в технической и организационной подсистеме соответственно. Конечными вершинами эволюционной диаграммы (рис. 2) являются вершины X13 и X14, которые определяют состояния критичности (с последствиями и без по следствий) организационно-технической системы несения вахты в целом.
Первый вариант критической ситуации (без последствий), фиксируе мый состоянием X14, будет складываться при выполнении равенства X14 = X014 X114 X214 X314 X414 X514.
Вершина X13 соответствует критическому состоянию с последствиями (аварийной ситуации), которое определяется ошибками "человеческого эле мента", отказами или сбоями технической или организационной подсистемы, а также отказами средств диагностики.
Модель критичности с последствиями можно записать так:
X13 = X013 X113 X213 X313.
Применительно к составленной модели получены зависимости, с по мощью которых можно найти вероятности появления состояний X14 и X и определить интенсивность, с которой будут наступать рассматриваемые события.
Рассмотренные модели критических ситуаций с последствиями и без последствий и полученные результаты по определению их вероятностей позволяют сформулировать общие представления о взаимосвязи трех ос новных состояний любой судовой организационно-технической структуры и составить модель этих взаимосвязей.
Взаимосвязь эксплуатационного, критического и аварийного состояний судовой системы представлена в виде направленного графа с циклической структурой вида G(S,W) с вершинами – S и ребрами – W (рис. 3).
Основным устойчивым состоянием, отвечающим условиям безопасной эксплуатации судна, является эксплуатационное состояние, совпадающее с вершиной графа S1. Свойство устойчивости эксплуатационного состояния, зафиксированного вершиной графа S1, иллюстрируется цикличностью (рис. 3).
Если при выполнении ключевых операций на судне действия факторов опасности создают реальную угрозу и не могут быть сбалансированы про филактическими и предупредительными действиями, то возникает двойст венное критическое состояние, совпадающее с вершиной графа S2. Это со стояние неустойчиво, так как, с одной стороны, способно при выполнении организационно-технических мероприятий вернуться в устойчивое эксплуа тационное состояние S1 (критичность без последствий), а с другой стороны, когда принятые меры не адекватны действиям факторов опасности, может перейти в аварийное состояние, совпадающее с вершиной графа S3 (критич ность с последствиями).
1 2 Рис. 3. Бифуркационная модель критического состояния вахты Сутью критического состояния системы несения вахты является то, что для него характерно реальное или кажущееся нарушение функциони рования системы, а также разрушение отдельных ее элементов. В случае кажущегося нарушения ее функционирования или разрушения элементов, возможно возвращение системы в безопасное эксплуатационное состояние.
При истинном разрушении элементов или истинном нарушении режима функционирования системы, аварийное состояние уже необратимо. Свойство необратимости и устойчивости истинного аварийного состояния в эволюци онной модели взаимосвязи (рис. 3) закреплено циклом при вершине графа S3.
В истинном аварийном состоянии организационно-техническая система несения вахты обязана реагировать на разрушительные действия опасных факторов, но лишь для локализации и минимизации их последствий.
Таким образом, если в судовой организационно-технической системе действия факторов опасности создают реальную угрозу эксплуатации судна, и такие действия не способны быть сбалансированными за счет привлечения технологий идентификации рисков и управления рисками через ресурс, то возникает бифуркационное критическое состояние системы. Составлен ные модели критических состояний и их вероятностные аналоги, с одной стороны, показывают способность системы в не зависимости от возможно стей резервирования, реструктуризации и восстановления к бифуркациям, а с другой стороны, дают возможность оценить вероятности бифуркацион ных переходов. Основываясь на наблюдениях при проведении эксперимента, выдвинута апостериорная гипотеза, построенная на том, что основным со стоянием судовой системы является критическое, а эксплуатационное и ава рийное состояния – лишь предельные точки, к которым оно стремится, и со ставлена модель взаимосвязей состояний в системе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. При разработке комплексного подхода к управлению безопасностью мореплавания в рамках современной концепции безопасности с привлече нием системного подхода и процессной реализации этого управления уч тен тот факт, что абсолютной безопасности в мореплавании не существует, но она может поддерживаться на определенном уровне.
2. Синтезированная современная концепция безопасности и разрабо танные математические модели технологий идентификации и управления рисками создают основу для комплексного подхода к обеспечению необ ходимого уровня безопасности на море, исходя из современных ресурсных возможностей компаний и экономической целесообразности.
3. Качество технологий по идентификации рисков в организационно технической структуре судна можно характеризовать вероятностью поддер жания безопасного состояния судна, оцениваемого в рамках культуры соот ветствия, с помощью составленного показателя готовности этой структуры.
4. Технологию управления рисками в организационно-технической структуре судна можно реализовать в рамках предложенного цикла "иден тифицированные риски – необходимые ресурсы – ресурсообеспеченные управления" с учетом оптимизации количества выделенного и затрачивае мого ресурсов.
5. Разработанная вероятностная модель по оценке надежности функцио нирования судовой организационно-технической структуры при ошибках кон троля состояний её компонент позволила составить бифуркационную модель критических ситуаций, возникающих на судне в процессе его эксплуатации.
6. Гипотеза о наличии бифуркационных свойств у критических ситуа ций, возникающих на судне при ошибочном и бесконтрольном использо вании технологий идентификации рисков и технологий управления этими рисками, подтверждена проведенным натурным экспериментом.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ 1. Кузьминых, И. С. Адекватность ресурсов и управляющих дейст вий в структурах безопасной эксплуатации судна / В. Я. Сарлаев, В. И. Мень шиков, И. С. Кузьминых // Вестн. МГТУ : Труды Мурман. гос. техн. ун-та. – 2007. – Т. 10. – № 4. – С. 600–603.
2. Кузьминых, И. С. Показатели эффективности применения методов формальной оценки безопасности в структурах эксплуатации судов / И. С. Кузьминых, А. С. Кузьминых, М. А. Пасечников, В. И. Меньшиков, Н. Н. Морозов // Вестн. МГТУ : Труды Мурман. гос. техн. ун-та. – 2009. – Т. 12. – № 1. – С. 17–19.
3. Кузьминых, И. С. Показатель готовности судна к безопасному ве дению промысла / И. С. Кузьминых, М. М. Ерёмин, В. И. Меньшиков // Рыбное хозяйство. – Мурманск, 2012. – № 1. – С. 79–81.
4. Кузьминых, И. С. Функционирование системы безопасной эксплуа тации судов на аварийной стадии управления / Б. Л. Тропин, И. С. Кузьми ных // Молодой Ученый. – Чита, 2008. – № 1. – С. 300–304.
5. Кузьминых, И. С. Неопределенность аварийной ситуации судна и ее переход в аварию / И. С. Кузьминых, Б. Л. Тропин // Мурм. гос. техн. ун-т. – Мурманск, 2008. – 5 с. – Деп. в ВИНИТИ 24.12.08, № 1001-В2008.
6. Кузьминых, И. С. Устойчивость состояний безопасности в структу рах эксплуатации судов / И. С. Кузьминых, М. А. Пасечников, А. С. Кузьми ных, В. В. Гнилозубенко // Наука и образование – 2008 : материалы междунар.
науч.-техн. конф. (2–10 апр. 2008 г) [Электронный ресурс]. – Мурманск :
МГТУ, 2008. – С. 739.
7. Кузьминых, И. С. Оценка качества управления судовым и берего вым персоналом в системе управления безопасной эксплуатацией судов рыболовной компании / К. В. Пеньковская, И. С. Кузьминых, С. В. Помахо // Наука и образование – 2009 : материалы междунар. науч.-техн. конф.
(1–9 апр. 2009 г) [Электронный ресурс]. – Мурманск : МГТУ, 2009. – С. 967.
8. Кузьминых, И. С. Математические модели критических ситуаций в СУБ судна и компании / И. С. Кузьминых, С. С. Лохов, В. И. Меньшиков // Мурм. гос. техн. ун-т. – Мурманск, 2012. – 41 с. – Деп. в ВИНИТИ 10.01.12, № 1-В2012.
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции ОК 005-93, соответствует коду 95 Издательство МГТУ. 183010, Мурманск, Спортивная, 13.
Сдано в набор 03.04.2012. Подписано в печать 04.04.2012. Формат 60841/16.
Бум. типографская. Усл. печ. л. 1,28. Уч.-изд. л. 0,99. Заказ 232. Тираж 100 экз.